机动车换挡机构设计指南

灵巧车换挡机构设计指南灵巧车换挡机构设计指南灵巧车换挡机构设计指南,.目录第二章换档机构1简要说明31.1变速控制机构综述31.2设计目的31.3适用范围41.4装置的零部件组成图42设计构想62.1设计原则62.2设计参数62.3软轴拉线的部署112.4环境条件112.5设计基本限制因素112.6部件装置设计124.1经过什么样的表记进行鉴别错误!不决义书签。,.第二章换档机构,.简要说明1.1变速控制机构综述1汽车变速控制机构分为手动变速控制机构（MT）、自动变速控制机构（AT&CVT&AMT）。2按传达行程和力的方式可分为拉索式换档控制装置、杆系换档控制装置及电讯号直接驱动换档装置;如图2,杆系换档控制装置它是由一根也许两根修长的（空心）刚性杆件组成的。由于是空间运动杆系，其运动解析和自由度的确定，无论是用作图法，或用解析法都是比较复杂的；运动件自己的干涉，及其与相邻件干涉的校核也是相当繁琐的；还好，现在能够借助于CAE使设计解析工作简化和可靠。同时，这种结构还有一个很难战胜的问题，就是由于其运动链长，杆件刚度弱，铰接处存在缝隙，且润滑不便等原因，简单产生振动、噪声、档位不清楚、换档控制手感不良等现象。于是，一种拉索式换档控制装置应运而生，并将逐渐取代杆系换档控制装置.如图1,为拉索式换档控制装置.所谓拉索式换档控制装置，是用一种柔性的推拉软轴取代空间运动的刚性的杆件。这种换档控制装置战胜了上述刚性空间杆系存在的那些问题。同时柔性推拉软轴的走向“自如”，给汽车的整体部署和变速器控制装置的安排带来诸多方便。而且柔性软轴拥有吸振的作用，能够除掉动力总成和车身传至换档控制手柄的振动，因此能获取清楚的档位和酣畅的手感。拉索式控制因其易于部署，传达效率高，成本廉价，目前是最常用的结构.以上两类都属于手动换档控制机构;自动换档控制机构中也用到拉索式控制装置,如图1.4-3,同时也用到电讯号驱动装置以实现特其他换档要求;在电控机械自动变速箱(AMT)上则完好使用电讯号驱动装置完成换档.1.2设计目的在任何情况下能够可靠地实现换档,并保证换档平顺;在任何行驶条件下须保证控制机构总成可靠的控制力及控制行程输出;部署上，应充分考虑到人机工程因素，保证最适合的行程、力及操作地址，保证拉线在前舱的走向应平顺，避开相关干涉，远离热源等；涉及到电子通讯部分，须保证对输入信号的正确鉴别、可靠的信号办理及精确输出，并具备相应的抗搅乱能力；满足在不同样工作温度下，保证足够的传达效率及操作手感；,.使用寿命的要求；对外观有要求的件（如换档手柄、防尘罩、换档面板等），应与整车内饰相般配，并满足整车定位对料质、做工、性能等因素的要求；结构简单、紧凑、质量小、工艺性好、维修方便及适合大批量生产，充分表现平台共用最大化的原则.1.3适用范围适用于各车型通用手动及自动变速控制机构装置；1.4装置的零部件组成图图1拉索式换档控制装置1.变速控制机构总成2.螺栓3.过渡支架总成4.选换档拉线总成5.螺栓6.软轴卡箍7．软轴支架8.螺栓9.张口销10.换档手柄及护罩总成,.图2杆系换档控制装置换档控制机构总成2.螺栓3.选档臂总成4.换档轴及支架总成5.螺栓6.选档拉杆Ⅰ总成7.选档摇臂总成8.衬套9.螺栓10.选档拉杆Ⅱ11.张口销12.螺母13.摇臂总成14.螺母15.螺栓16.换档手柄及护套总成图3自动换档控制机构带拉索装置螺母2.自动换档控制机构总成3.卡箍4.软轴拉线总成5.螺栓6.螺栓7.软轴支架8.组合螺母,.设计构想2.1设计原则该部件的功能要求能够可靠地实现换档;保证控制机构总成可靠的控制力及控制行程输出;涉及到电子通讯部分，须保证对输入信号的正确鉴别、可靠办理及精确输出，并具备相应的抗搅乱能力；寿命要求；该部件的顾客要求控制须轻盈、正确、换档平顺；外观应与内饰搭配协调，做工较精巧，手感觉较好；该部件的性能要求经过性能试验及整车可靠性试验要求；工作性能应牢固、可靠，使用寿命长；应保证在－40°C至90°C温度区间内，可靠的实现功能；力求做到结构简单、紧凑、重量轻、制造工艺性好及拆装维修调整方便等。2.2设计参数决定尺寸的因素部署因素：总成周边的界线空间是决定总成外廓尺寸和软轴走向的直接因素；变速箱对输入的要求：主要涉及换档行程和换档力的输入要求；结合人机工程的部署及整体杠杆比调校，即可确定总成的运动尺寸；决定重量的因素零部件外廓尺寸；加工工艺及材质：目前宽泛采用的是整体注塑成型工艺，一般为工业塑料；部分高档产品也采用铸铝件；,.冲压焊接件因其重量大，工艺复杂，质量过程控制困难等因素，已渐有减少的趋势。手动换档控制装置的行程及杠杆比的设计换档控制手柄的行程Lc换档控制装置手柄的行程Lc是影响换档控制手感的主要技术性能指标之一，在采用换档控制装置手柄的行程时要吻合以下原则：a.轿车手动变速器控制装置手柄的换档行程Lc，一般为100～150（mm）；选档行程（多数用换档控制杆的摆角控制）要小于换档行程；倒档换档行程要等于或大于前进档的换档行程。采用控制装置手柄行程时要注意以下两点：第一，手柄地址应适应整车部署的要求，凑近性好，便于控制；第二，手柄向前换档时不能够碰到仪表板，选档和向后换档时不能够碰到座椅垫和手制着手柄等。换档控制装置的杠杆比ic第一依照同步器换档（或搬动齿轮换档）所需的行程，设计换档拨叉轴上的档位锁止槽的距离Ls，尔后用下式计算出控制装置所需的杠杆比ic:LcicLsisD式中：is——变速器换档机构的杠杆比。D——FF变速器换档控制装置多采用软控制装置，因此在计算时要考虑软换档控制装置的位移效率。换档控制手柄的作用力Fc和杠杆比ic的校核换档控制装置杠杆比ic的另一个拘束条件是作用在手柄上的换档力，介绍轿车控制手柄的换档力

Fc

20～40N

[7]。在“摘档→同步效应→挂档”的全过程中，同步效应时的作用力

Fs最大，因此用Fs校核换档控制装置杠杆比

ic。校核表达式以下：,.FcFs/icisF20～40N式中：Fs——同步效应时作用力；F——现代变速器换档控制装置多采用软控制装置，因此在计算时要考虑软换档控制装置的传动效率。当控制手柄的换档力Fc不在介绍范围内时，可适合的调整换档控制装置的杠杆比ic，同时也应兼顾换档控制手柄的行程Lc可否理想。换档控制装置的杠杆比ic最后确定今后，还要依照换档控制装置的结构特点，把计算的总杠杆比ic合理的分解到各个杆件，并确定各个杆件的最后设计长度。换档控制装置的杆系运动学解析换档控制装置是三维空间运动杆系。当换档控制手柄的运动轨迹确定今后，需要对换档控制装置的各个杆件和铰接点的自由度、拘束、运动干涉等作机构运动学解析。平时情况下，可用简略可靠的“作图法”进行定性的解析；当需要作定量的解析时，则可用比较麻烦的“解析法”求解。但是，现在一般的三维软件都有机构运动学解析的功能，这为换档控制装置的设计和解析供应了极大的方便。拉线式变速控制机构的校核计算hFxFhx换档杆a选档臂拉线cdbeFh1hFx1x图4拉线式换档机构的简化模型,.F=b×1×1×Fh1(N)hafH=a×1×h1(mm)bxFx=c×e×1×1×Fx1(N)adfX=a×d×1×X1(mm)cexFh1-换档力,变速箱换档所需力(N);Fx1-选档力,变速箱选档所需力(N);h-换档位移量,变速箱换档所需行程(mm);ηx—拉线位移效率1X1-选档位移量,变速箱选档所需行程(mm);ηf—拉线载荷效率Fh-驾驶员控制换档机构所需换档力(N);—换档机构传动效率Fx-驾驶员控制换档机构所需选档力(N);h－驾驶员控制换档机构所需换档行程(mm);X－驾驶员控制换档机构所需选档行程(mm);自动换档控制机构的参数设计自动变速箱的种类及特点汽车自动变速箱常有的有三种型式，分别是液力自动变速箱（简称AT）、机械无级自动变速箱（简称CVT）、电控机械自动变速箱（简称AMT）。目前轿车宽泛使用的是AT，AT几乎成为自动变速箱的代名词。与手动变速箱对照，液力自动变速箱（AT）在结构和使用上有很大的不同样。手动变速箱主要由齿轮和轴组成，经过不同样的齿轮组合产生变速变矩；而AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压控制系统组成，经过液力传达和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中液力变扭器是AT最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，直接输入发动灵巧力传达扭矩和离合作用。CVT采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传达，即当棘轮变化槽宽肘，相应改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速，传动带一般用橡胶带、金属带和金属链等。CVT是真切无级化了，它的优点是重量轻，体积小，部件少，,.与AT比较拥有较高的运行效率，油耗较低。但CVT的弊端也是明显的，就是传动带很简单损坏，不能够承受较大的载荷，因此在自动变速器占有率约4%以下。AMT在机械变速器（手动变速箱）原有基础进步行改造，主要改变手动换档操纵部分。即在整体传动结构不变的情况下经过加装微机控制的自动控制系统来实现换挡的自动化。因此AMT实际上是由一个机器人系统来完成操作离合器和选档的两个动作。其优点是效率高，成本低，由于AMT能在现生产的手动变速箱基础进步行改造，生产继承性好，投入的责用也较低，简单被生产厂接受。其弊端是换档过程中动力中断，有负加速。AMT的核心技术是微机控制，电子技术及质量将直接决定AMT的性能与运行质量。据悉我国今后的汽车自动变速箱国产化将重点发展AMT。近来几年来在欧洲流行一种双离合器自动变速器，简称DCT。DCT将单数档和双数档的齿轮分给两组离合器控制，变速箱由双中间轴。其优点是换档时间缩短，动力不中断。双离合器自动变速器将是未来变速箱的一种趋势。自动换档控制机构的参数设计对于AT和CVT的变速箱,换档机构的形式和控制策略是差不多的,而AMT的换档操纵机构则完好由电讯号驱动.自动换档控制机构装置行程及换档力的设定方法能够参照手动换档机构;但由于自动换档控制机构装置涉及到电讯号,因此第一要有功能定义,可否需要P档锁止机构、手动解锁机构、档位显示等功能,依照变速箱TCU以及整电器供应的输入来设计开发自动换档控制机构的电讯号驱动装置.3)自动换档机构的设计标准,.2.3软轴拉线的部署拉线在前仓部署时走向应平顺（最小曲率半径为R160）,过渡的圆弧越大越好；避免和前仓内的运动件干涉，远离热源；为降低力在拉线上的损失,经过软轴支架软轴拉线(如图5)应与变速箱选档(换档)臂行程范围中心线成90°，以以下图所示。换档臂行程范围中心线换档臂换档拉线゜图5软轴部署角度表示图2.4环境条件部件的工作温度范围在-40oC~90oC工作温度区间内应保证润滑充分，橡胶部件其特点无变异，档位控制顺畅正确；电子器件工作特点正常，外观件不得有不能回复的变形；在120oC温度区间放置10分钟，不得有部件自燃及可燃成分滴下；其他注意事项选换档拉线及其附件（支架、卡箍等）因部署于前仓，环境复杂恶劣，故对温度，盐雾，老化，臭氧均有严格要求；详见企业标准SQR.04.285.2.5设计基本限制因素变速箱输入主要包括：档位部署（前进档位数及各档位分布情况）行程，选换档力(或换档冲量)，空行程量，同步器冲击力等；详尽计算方法见2.2.3手动换档控制装置的行程及杠杆比的设计和2.2－4换档控制手柄的作用力Fc和杠杆比ic的校核.,.2.TCU对输入信号及控制策略的要求主要针对AT或CVT变速箱；随着自动变速箱技术的日益成熟，控制策略也越加复杂；因我企业目前还没有具备变速箱的完好开发能力，故目前自动档车型均大批引进欧美日成熟变速箱；其控制策略多种多样，要求控制机构的输入信号也都不同；较为简单的是采用开关触发信号（如B11－1504010）；复杂的有采用霍尔电磁感觉式传感器（A15-1504010）等；鉴于国内供应商的开发实力，较为老例的做法是仿制原件进行开发；对于自行研发或合作研发的自动变速箱则一致了通讯信号的定义，如CVT19及4HP20等，都采用了B11的通讯信号系统；变速箱的控制策略决定了控制机构的电路系统；先期的控制机构可是起着传达行程和力的基本用途，其研发难度与MT相当；但随着汽车电子技术和变速箱技术飞速发展，特别是手自一体式变速箱和CVT的出现，对控制机构的电路系统提出更高的要求：控制机构需提供“＋、－”档的控制信号，档位信号，仪表显示；供应P档锁止的输入端子；某些特别功能如“WINTER”模式、“SPORT”模式、“OVERDRIVE”模式的控制触发信号等；部署因素包括软轴拉线的部署：曲率应大于等于R200；走向应留有波折余量，以保证动力总成抖动时（按最大±15mm）的可伸缩量；远离热源和运动部件等；控制手柄的部署：应吻合人机工程要求;外观要求取决于手柄和面板（防尘罩）的A面造型及整车的内饰定义；常有的表面办理有仿桃木、镀铬（镍）、包裹真皮等；2.6部件装置设计组成该系统的的零部件拜会装置图1、2和3.该部件在该部件上的定位、装置模式／组装若机构为机构为冲压焊接件，则其安装、定位靠主要靠焊接夹具予以保证；产品一致性较差；如B11-1504010、S11-1703010等；如图6;,.图6目前宽泛应用的为注塑成形；其主体部分为一次注塑成形，部件连接多采用过盈配合压装，辅以卡箍、铆钉等多种连接方式；诚然模具的一次性投入较大，但重量轻，质量牢固，生产成本低，更适合大批量生产；此种结构的主要弊端是模具修整困难，不易返工；拆装不便等；如A15-1504010等；图7拉线与控制机构，拉线与车身、拉线与软轴支架、手柄与控制杆等的装置，均采用自锁式卡接结构，且连接处多采用橡胶阻尼，以增强缓冲，改进振动